Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Биогенез пигментов фотосинтетического аппарата в мутанте хлопчатника типа "XANTHA"

ВАК РФ 03.00.04, Биохимия

Автореферат диссертации по теме "Биогенез пигментов фотосинтетического аппарата в мутанте хлопчатника типа "XANTHA""

РГО од

1 ' М' • 1 РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

ИНСТИТУТ ПОЧВОВЕДЕНИЯ И ФОТОСИНТЕЗА РАН

На правах рукописи

ШЕГАЙ Инна Дочеровна

БИОГЕНЕЗ ПИГМЕНТОВ ФОТОСИНТЕТИЧЕСКОГО АППАРАТА В МУТАНТЕ ХЛОПЧАТНИКА ТИПА "ХАМТНА"

03.00.04 — биохимия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Пущино — 1993

Работа выполнена в лаборатории биофизики в биохимия фотосинтетического аппарата Института фотобиологии АН Беларуси,в лаборатории экологии и физиологии фототрофных организмов • Института почвоведения и фотосинтеза РАН.

Научные руководителе:.

Научный консультант: Социальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор биологических наук Н.Г.Аверина

доктор биологических наук Е.Н.Ыуза$аров

доктор биологических наук, профессор В.И.Кефели

доктор биологических наук В.В.Климов

доктор биологических наук И.К.Филиппович

Ордена Трудового Красного Знаыени Институт экспериментальной ботаники . . ик.В.Ф.Купревича АН Беларуси

Защита состоится ¿¿¿-¿^сХ 1993 г, в_ча-

сов на заседании специализированного совета Д 200.29.01 со защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата биологических наук при Институте почвоведения и фотосинтеза РАН"' (142292, г.Пущино, Московская область, Институт почвоведения я фотосинтеза РАН).

С диссертацией можно ознакомиться в Государственной ор- . дена Ленина библиотеке од.З.И.Леняна РАН.

■ Автореферат разослан " У" е^г^иЛ, 1993 г.

Ученый секретарь спешализированного совета доктор биологических наук .

Б.Н.Иванов

СЩАЯ ХАРАКТЕР! ¡CTKKA PAEO'UJ

Актуальное?:. работа. Лсслецование формирования i'otivïîw-тетического аппарата и мехянязков, упровлящих чти: cv г,-оои, является ояной из Berueinrax прочло:.; соьрс^шюг;, outucv-возкапкя. Оглдается, что ео решение с одной стороны позволит утопил направленно воанейстппвать иг* бпогспсз 'отоии.иъ,'^никого аппарата с целью ускорения его формирования я voia&oœw фотоспнтетпческой продуктивности растении, с другой - пр::во-двт к создвшго искусственных систем и индустриал: них пото-дов производства пищевше продуктов и органического сырья. Для достижения этих цело;: необходимо дотальное исследование структурной организации фотооннтетнческого аппарата, его биогенеза и функционирования, а тякне расшифровка механизмов, згправдяших ятими яроиессягля па генеотгчсског., гстгИотачсс-о:. и мембранном уровнях.

Квк известно, биогенез хлоропластов я их fiynnvспешит активность управляются тесно:'; кооперация;: дкекр^тш::-: генетических факторов ядра и цитоплазмы (11ясыров, 1976). ь'олучешп: широкого набора пигментных мутантов» их гепоткчсскЕ!: п-лпл^з с привлечением современних химических а сТгоических штоков исследований позволим рас7<ркть природу многих :-утаил,:, взвить ряд генов, несущих информацию о ферментах иепи биосинтеза хлорофилла и осуществляющих контроль за тешювго--: и орс-товкми стадиями этог.> процесса ( '.fans ot «1,1574 ; <íu ус> Boyuton, 3ilaaa, IS77 ; aough, airtti, Пшъхм^га^абХ), s также приступать к исследованию генетического контроля синтеза и сборки в надмолекулярные ансамбли целого ряда компонентов фотосинтетического аппарата хлороплзетов ( оirirа et а1, 19Ш ; tfoesoner et al, 1984).

Исследование ряда пигментных мутантов показало, что синтез всех Ферментов, натализируюипх реакции формирования молекулы хлорофилла, начиная от синтеза 5-аминолевулиповой лоты и кончая образованием самих хлороФиллов я и в, контролируется ядерными генами. Достаточно хорошо охарактеризовано мутанты, несущие повреждения как з структурппх, так и в ре-гуляторных генах, отвечающих за биосинтез хлорофилла (Gough, 1972 5 Чунаев, IS72). Имеется генетическое доказательство того, что образование протохлорофиллида в этиолированных

r\

листьях контролируйтся продуктами ядерних генов tig ь, tig./, к tig о ( ocmsh efc al, ISBI). Мутация в ятих гонах приводит к ослаблскго контроля иод синтезом ферментов, участвующих в образовании П-пмипалевулккоко!! кислоты, ее сверхобразовешго к усиленно синтеза протохлоросГкллкда, В своя очередь лрото-хлорогТкллгя, связанны;: с НАД^'Нгпротохлоро^иллид окоидоро-дуктпзэк, яв.тгртся ретроикгибитороа синтеза 5-ге.ушолевулиио-вэ;) зг;:слот)! ( Stobart, Am;сл,-BakhariД984). Представление о тог;, что в растении существует более гащши ингибитор синтеза 5-а.-.лнолевул1:повон кислоты, чем протохлорофнллид, было получено из работ с ядерными мутантами ячменя, кукурузы (Kaim, 1972 ; i.iaiil-.ia, 1978) и хламидомонады ( Vfan^ et al, 1904). Било покапано, что так«' ингибитором является том ( Chore al:in, Cautelfi'anoo, I9B2 ;.4aas, 1984 > Cough, 1987), который в растениях ингибируот активность, о не новообразование ферментов синтеза й-аь'инолеэуллновой кислот (Оп-^ал, la.iJ ia-i, 1974). Биосхнтез птих ферментов контролируется (Титохроиом. 3 частности уровень глутаминовой тШК и активность ферментов, кота-ллзпрувдих образование 5-амянэлевуляновой кислом из глуга-мата, в значительно;! степени зависят от света ( Каппап^а-а, 1985 I9S0).

Исследование хлоропластноГ: кутзцки nod 25, обусловливавшей избыточное накопление протопорфирина IX и удвоение синтеза 5-ашшолевулиново;1 кислота в мутанте хламидомонады, позволили сделать предположение, что конкуренция систем синтеза белка и 5-аминолевулиновой кислот за использование общего пула глутямлново£ тШК, представляет еще одой г.вхапнзи, регулирущиЗ поток кнтерглодпатов в цепи биосинтеза хлорофилла (Чекунова, 1992). Наиболее отчетливо .существование такого вида контроля было продемонстрировано на ядерных и хлорэ-пластних мутантах, дефектных по биосинтезу белка (Чекунова, 1992).

В ряде работ по изучению ядерних и хлоропластных мутантов, лишешшх отдельннх белков, входящих в состав надмолекулярных комплексов фотосинтетического аппарата, в частности, в состав комплекса гТотосистемн I, било показано, что у таких мутантов отсутствуют все полапептины, входящие в состав этих комплексов ( Giraivi at а1» I98Q ; Уоеэзпог et al, 1984). Этя

рсзул'■тлтс св;1детл.и>ст"уя-? о суц^о'/воаянки строгого г-пс-г -чоокого контроля биогенеза надмзлглгулг'р.и'л: п /ипг :'-влистслп Слезуег, олл^о, отшглть, что но сг.и аор но су.лп-струет чОСтй'гочно четких прецптпвлрпг»: :> км , :

роллрулл'::. 'чли.юлп.х'";,'^ ил-кгглл::!':- : -'-'х.

гокоз, у»о ор~ироь&нии (рэтосинтеткческого ппллрл-та я координирующих протокшше стол*. * ^п'^гг':':1:!.:::.

каким« <тг!л."::"гсл пукм<ес^ б^осгглтих» «дорос к пч и ссорт чуыдаоиальпо актлвпол (Готоеиитетлческо.: игглнп. Иа-падьзояяш'.е гшп'ентьлх гутантов является в пто;'! »чупц внчоглто полезный инструментом яля изучои :я га.от.леекзго гт>ц-трояя биогенеза пигментов .отосяитотичеекогэ аппарата.

В лаборатории частно!! гслшткнп хлопчатника Тапкснтского государственного Университета под руководством Л.С.Алмптовя, после обработка семян гибрида хкопчатшпиг (.»гч-лк Л-'Л • Л—153) О?!•!.• рпстппрс?! шггроаоптклгг.чо' п" у -

на лд'пг^я '-утялтпая лккк.'; 1-ЛУ.:, до: ЛЛЛ'ПЛ! • ;:о ::.'■)■;■-,фиялу (мутэтс-п ПО Тлау '' ХаП^Ьа"). Г) ЛКСТЬНХ ^'ГПЛТП ТцЦЧ 'Хап-ЬИ П

пр.чктлчоолл чоллостго блокирован о алтеи ;:л :: Гото<'..т.г'.. , л результате чего гибель проростков нлсгуил&т я.-! р!\ш::у. з-лгл: . их [•тзт!!Г!':!)'1 Г5 оаяя:; с тактя ло'гачм:'|Г. гутпц::ч >':. ' :> р-гявпяооь ног.'» п гетероопгогз путей са,.:о«1>:лйшг'- гссте.;;.... Прв5сгаР5«'ло зпаннтельикЛ интерес яослкгсозать -г-^юду дгиио». нутпц:-:::, изучив прсддо »саго ее влиянсв на активность от-делыплс звеньев цепи биосинтезе в атдоллр . .илл-л

™ зал^ныт.','.:'«. пи лслрорилло;.: своту со:у»асд:>ш:>: лло:ь^х у та хлолчаглл.л;, оц,.,!п:':ь уровень аитохрома в листьях мутанта и родительской форкк, а такяе пронести сравнительный анализ пигмент-белкового состава фотосинтетпческого аппарата э ллс-тьях ¡гутанта я в тогъях дикого типа.

Сокол-подия. АЛ", - 5~а»кнолевулиновал кислота ; ЛК - леву-линовая кислота ; Дд - яротохлоройиллнд ; Хл - хлорофилл ; ПБК - ппгмент-беловне комплексы ; ССК - свотосикради!! Хл а/в белковк!! комплекс ; £С I - фотосистема I ; <1С 2 - фотосистема 2 ; РЦ - реакционный центр ; ф - фитохрогл ; К - красны;'! свет ; ДК - дальний кроений свет.

Цель и задачи пябртн. Основная цель работы заключалась в исследовании влияния ядерной мутации типа "^ал-ЬЬа" на биогенез пигментов сТотогантетического аппарата в сешздолышх

листья* г.утжта хлопчатнике1, дфяштаога по хлорофиллу. Били поставлены слокупдие зад очи:

I. -эучпгь слияние мутошги на биосинтез первого специфического про-тиоотппиника Хл - молекул АЛК в этиолированных и явяешякчзх ссмядалыппс листьях хлопчатника родительской •тор:.1.;: л мутанта. »

Проанализировать влаяше мутации на активность $вр-ионтой г;0пи бчосинтсза Хл, ^акционирующих но участке превращения АЛК в ¡и, путем определения удельной активности й-амино-левулипатдегидратазн, а также измерения содержания Пд после обработки листьев мутанта и дикого типа экзогенной АЛК.

3. Исследовать содержание й> в этиолированных селкдолышх листьях хлопчатника родительской йорш и мутанта.

4. Изучить влияние мутации на формирование плгмент-бел-когшх комплексов Сотоспптстлческого аппарата - СОК, СС1. чС:.. в аоленевдих семядольных листьях хлопчатника дикого типа я мутанта.

Научная ноа.:зна работы. Впервые проведено комплексное исследование влияния ядерной мутации типа "Хаг^Ьо" на процесс биогенеза пигментов <5зтосинтетического аппарата в хлопчатнике путем детального виализа функциональной активности отдельных этапов процесса биосинтеза Хл к отдальнше этапов форкироаания" пигмент-белковых комплексов ^отоскнтетического аппарата. Сделан В1ШОД, что дефицит хлорофилла у мутанта не является результатом фотодеотрушш патентов или снижения активности ферментов, превра-лаэлих АЛК в Хл. Убедительно показано, что причиной низкой скорости зеленения мутанта является Фотоан-гибирование ферментной системы, ответственной за синтез АЛК на свету. Отмечено такяе почтя 4-кратное снижение в атиодн-' рованннх листьях мутанта уровня бнологичеоки активной формы Ф по сравненлю с ее содержанием в листьях родительской формы. Мутация не затронула механизм формирования ПБК фотосинтетического аппарата - их зачаточное развитие и низков содержание РЦ обусловлено низким уровнем синтеза Хл у мутанта. Совокупность представленных данных свидетельствует о генетическом нарушении функционирования рехулятор.'шх, опосредованных действием света (фитохрома) механизмов синтеза АЛК в листьях мутанта хлопчатника.

Практическое зцяченгсо. Исследование влияния гягкт-. гу-тации тапп'^^ьа" па отдельные этэпн п;-о:>рсон ' го'опгз-! Хл, на со;;ерчгике биологически актшшоЯ сормы V. а тп'се нч формирование пиплея'Р-белговтгс комплексов "•отося'.'ггст.'.^'ског^ аппарата позволяю охарактеризовать гпитроп;/ р;ч;г-о но ^^следованного ядерного мутанта хлопчатника, дзЯлдотиого по Хл. Подученные результаты о влияншт ;:зучашо>1 мутяугтг: пп начальные г»тот; хлоро'иллообрэгювгшпя на уровне образования г.;оло-кул АЛК дгаот ценную ип^.ормащяэ о гонотичоскои контроле свето-завкскшх стадий биосянтеза Хл. Полученные п рпОото дон-шо ш.'сют вакное значение .для д«лвнеслих (Ьтяопенталып-гх исследований в облает» биогенеза штлентов йотосинтетического аппарата я генетических механизмов его контроля. Оценка содержания ЛЛК в клетках растеши: мог.от служить в качество бпо-теста пря генетическом анализе природа пкггготшх кумкгоь, а тшеге в селекционной практ:::'Р, ко:т работе с культур".'::' тканей и рястоншш-рвгенсрэнгали .шеаупя:. ззчлетуо, ло • <• >•-ты в биосинтезе Хл.

Апробация работе. Материалы работ» доклгдывшшсь п обсу-далксь на конференции молодых ученых "Зпохяия к био: ',»кт клеточных процессов", ¡."диск, 1230 ; Всесоюмю:; кои?еретик генетиков к селекционеров, Ташкент, 1991 ¡на Г:г>рог! сьозиг Всесоюзного общества физиологов ростецш, икне::. К91 ; ня Международно!! конференции по зеленению, Пуцино, 1531.

Дубликата. Результата опубликованы в 5 роботах, '<.: стать:: находятся в печати.

Структура диссертации. Диссертация содержит: введение, обзор литература, 2 главы, обсуждение результатов, выводи, приложение и список цитируемой литературы из наименований. иятериал соцоркит страниц машинописного текста, таблиц и рисунков.

Объектц и метопы исследования. Исследуемым -матер!ало;л слуглля семядслыше листья хлопчатника"Ооаоур1ш Ыгви-Ьит. I. дикого типа и ?лутанта, у которого наблюдали расщепление по признаку "наличие-отсутствие Хл" в соотношешга 3:1. В качества родительской формы использовали 4-дневине растения,у которых семядольные листья гонотипичоски являлись гомозигот-нши ах ) по этому признаку и содержали максимальные количества Хл (2 - ген, нонтроллруяцяй доминантность признака

")!плпм;;е"Хл). У другого варианта - иутантных растопи!! (гомозиготных по рецссснвноыу аллею где* - ген. контролирую-

регпссивпость признака "наличие" Хл) в том не возрасте У.л г-енотчппчоски не обнаруживался. В опытах: с этиолированными рпитенигпк сегеяолыше листья на слабой зеленом свету целили »а дпо пологлпщ, кз которых однн^пое ооотв етстпу ицкш номе-рап! внетявляли на спет (1й ВтДг) для феноткпического отбора. Через ¡.О ч непрерывного освещения визуально идентжТицпро-палл листья 1;а их принадлежность к родительскому типу и мутанту, поело чего на соответствующих гол этиолированных половинках листьев, остававшихся в те;лноте, проводили намеченную есрип экспериментов. В ряде опытов семядольные листья освежали свотоп низко;: интенсивности (0,2 Вт/г/").

Для накопления в семядольных листьях АЛК их помещали на 24 ч в темноту (в случае этиолированных) или после £0 ч освещения дополнительно еще на 17 ч света (в случае зеленеющих растенлО ня поверхность 0,05 1.1 рэотвора ЛК (опытные варианты), лябо на поверхность трис-НС1-буферп (контрольные варианты). Определение количеств МК проводили, как описано в работа ( МШег вt »1, » с некоторыми шдификациямя (Аверина и др., 198?).

Для накопления Пд из экзогенной АЛК семядольные листья родительского типа и мутанта после 20 ч непрерывного освеце-ния помещали на 17 ч в темноту на поверхность раствора 0,01 М АЛК (согуп) , либо на поверхность вода. После фякоации царом пигменты из лиотьев извлекали смесью (ацетон - 0,1н ВН^ОИ; 9:1), затем их делили на фитолыше п бос$итолышв с помощью гекоана ( зыук, Ауег±па, вИаХуео,!962) • Количества Пд определяли из спектров флуоресценции отлитых гекоаном водно-ацетоновых экстрактов листьев по описанному ранее методу (8Ь1ук вt а1, 1962). Содержание Хл д и Хл ц определяли в 85^-ных (Шлык, 1971) или 100^-ных ацетоновых экстрактах (С1яык, 1968) листьев из их спектров поглощения, регистрируемых на спектрофотометре "ОМ.ЪасЫ.", Содержание коротиноядзв определяли в 851-ных водно-ацетоновых экстрактах листьев по методу, описанному в работе (Шлык, 1971). Активность 5-ашнолевулинат-дегидратазы определяли по количеству порфобюшногена и уро-порТириногена Ш, образуемых из экзогенной АЛК препаратами хло-ропластов, выделенных из листьев (ЗЬеп1п, 1962 ; Зозогай,

1962). Белок определяли по методу iioypn.

В этиолированных листьях дикого типа и п ллса Myfaiwa, гомозиготного по рецессивной аллели, определил,: под : х фотообратимого ^лтохроиа (Ходасевич is др., Ivi3). }'п: .»*.•>>•■> этиолированные семядольные листья мутанта и роднтельско,'; <"ор-ш взвешивал}!, навески по 2 г мелко нпрпзалл лоавииi с' лоск шрином 1,5-:-: и заполняли пик геовоти выршиь. i с:- д.» получения однородного слоя. В каждом портите рогкстп>фо«»л.' дафГсренциалыше спектр» поглощения листьев при «чииатио;: температуре, используя кюветы с двумя одинаков»»oiJnnaroru, которые помещал;! в оба канта двухлучеиого спектрофотометра марки UV-3G0 йирш "3hi.-antUu" Два одинаковых образца л;:стил мутанта освещали 1,5 шн JU светом (mmmiepemiHoitmn; Глльтг. 740 им, ширина полосы 10 ш, интенсивность 5 Вт/м''), п з~: : один из них К светом (интерфороиционнн!. «Питьур ' А,- г:, л на полос,!! 10 им, интенсивность 10 Вт/u' ) , протай ivropo'-i об?аа-од, облученного ранее светом 740 нм. '..отообрй?«;петь cnr.t.-w . на приборе проверяли путем повторного освочешш п^роо -а г>-разца ДХ светом, После каждого освоаешш регистрироват; i'. ^еренциалмпго спектры поглощения. Току» яе процедуру г.яг. ; -ния проводили с образца!.:и листьев дикого типа. :.еро.. кол:ч- ■ -тва сотообратшлого я служила разность поглощен .ч при 73>> !::.., получавши при вычитании спектров, записанных после оовкаста; растений К я ДК светом -aA73q. Эта величина, притер"-, и ' раза меньше величины л{лА>. кс-иолмуеаоЗ..обычно мри .>• сч«т. хатчжтоп сотообр&тшого фатохрала ( Pratt,I983). Относительное содержание фотообратимого Ф у мутанта по сравнении п его содержанием в лиотьях родительского типа определяли из выражения:

лА?30' "Утапт

хг^гдшпгтопхш%

Для опредепения состава хлорофилл-белковых комплексов проводили опектралышй анализ fop.i Хл в этиолированных листьях родительской: форш 'и1г/тонта, подвергнутых в возрасте 4-х дней непрерывному освещению 2,5 я 6 суток (14000 лыке', Спектры погдецсшяя Хл при 20-234) и при температуре жидкого азота (-196^), их вторые производные были получены-о помоцш двухлучового и дзухволиозого спектрофотометра "Chitr.ctu" Условия и ре;-ям записи описаны ранее (Ладыгин, 1979). Спокм:п

¡■'луэреспенции и их вторые проязводниь регистрировали при температуре дялкого азота иа установке, олмсонноД в работе (Лодыгин, 19ВГ>).

Для определения фотохимической, активности измеряли выделение кислорода высечками листьев дишвтрогл 4 юг с помощью специального датчика Кларка с диаметром рабочей камеры 0,5 пл. Височку, находящуюся в растворе буфера 50 глМ КН^РО^ (рН 6,¡'0 с 0,1 XI, освещали насыщающим красным светом интенсивностью :Х'0 ВтА'/Ч Послесвечение (замедленную ламине-сденцгло) височек листьев па отделг.'-'ге вспышки света измеряли в спешольногл монопетра, содерадем фотоушож!тель ¿»ЗУ-100, стеклкшш:; оптически;: фильтр К-10, птозов ум светозадитиую камеру с кисетов, в которую помечала высечки листа диаметром в ;::!. Сигнал от фотояриемника поступал на предвари тел ьный операционпы" усилитель К 544 УД 1А к записывался на быстродействующем ХУ-самописце ЗНДШ 622,01 (Германия). Высечку освежали насыщающими всп тиками белого света (лампа КС1!;-400) длительность» I мне и злектрическо]: анергией 9 Частота вспышек в серии составляла 4 Гц,

СВКТОНЫЕ К ТЕЦЮШК СТАДШ БИОСИНТЕЗА ХЛОРОФИЛЛА В

семядольных лжтьпх мутанта хлопчатника, дш-щтного по хленшизг

Анализ содержания улопсх^нллоп у капотиюп.тов в лгсетьяу путана и в листьях водительской (Tont.it. Частичная характеристика пишентного состава семядольных листьев данного мутанта била дана в работе (Иадшшов и др., 1985), которая покапала чрезвичяйю низкое содержание в них Хл, Прежде всего представляло интерес изучить процесс зеленения листьев мутанта на свету средней и низкой интенсивности с тем, чтобы проверить, не является ли низкое содержание хлорофилловых пигментов у мутанта результатом • их фотодеструкции. Определение Хл а и ж в 4-дневных семядольных листьях хлопчатника, зеленеющих 20 ч на непрерывном свету (12 Вт/»/') позволило выявить три типа растений, четко различающихся по содержанию пигментов: 983,9+153,8 ; 436,8£?7,0 и 47,9+6,0. Это помогло идентифицировать растения на та принадлежность к листьям дикого типа и мутанта, гомозиготного по рецессивной аллели

и находящегося в гетпрозиготе. Те соилпольние листья, в кз-торнх наблюдалось кеиболыпее накоплс.чг.е Хл пир- гсч:>тг отчески являлись голозиготтсж по признаку "л/шпп-' :: понимались за листья дикого типа. Семятолчч:« к- к^т-ркх накопление Хл а и в в 2,5 раз уменьшено но "1 с листьями родительской йэрмы, были лршшти за гетерозвготц. К наконец, в семядольных листьях мутептй, гдо путал■гны; г*ч находится в гокопеготнш состоянии ирблгдглось лкпь но:«1-.ьч>'.-тельное накопление Хл £ и а. составившее п средне;: !Г> от такового в листьях родительской £орми. Фенотшг'сока о та лпс,тья быля легко ряаадчшн, так как оке тгет гея туи о*.] 'оку. Соотношение мепду Хл ц к Хл д в листьях мутанта (1,^0,1) оказалось такие онпяеннш, по сравнение с это?! величине;; г листьях дикого типа (2,3+0,3).

Ранее.было показано1(Налжимов и др., 1985), что у лнт'"-щивэшюс на свету сегадолышх листьев хлопчатнчкг п>ч:но' г;/ • тантноЯ л»н:и, содержание каротиноидов бняо снижено пр:г в 2 раза по сравнении с их количество!.! в листьях попетолъо-коЕ <?ормн. Низки;; уровень каротиноидов у мутанта, с очно, сторонн, мог привести к пониженно;; ¿-отостябильностг г.озн;-щих молекул хлоро^иллкда и Хл и их ^отовнпветршго, с друг о;. -к йотодеструкции знзииатических систем, осуществляющих синтез Пд (Аха1аоп, 1981 ; К1оокагэ вt а1, 1981). С целью проверки первой из двух возможностей в следующей серии пкопе-ргалентов листья обоих типов растений после этиоляпн: г.опоча-ли на свет низкой интенсивности (0,2 Вт/м*'). Согласно литературным дагшыы да^е при крайне низком содерньнив каротино-идов (0,5-1$ от их уровня в нормальных растениях) при слабой интенсивности светового потока заметного разрушения Хл в ходе зеленения не отмечается ( РговсИ в* а1, 1979). Бил проведен анализ общего содержания каротиноидов в этиолировании* и зеленезацих на разном свету листьях мутанта и родительской формы. На рис. I видно, что в условиях этиоляинл количества каротиноидов в обоих типах растений были практически одинаковы. И в тех, и в других содержание каротиноидов в ходе зеленения снижалось, что,по-видимому, обусловлено сменой одних форм каротиноидов на другие, чей синтез индуцируется светом ( Веша±пб-А<1ан9, 1990). Однако уяе к 4В ч освещения зто едг-

0,4

«

о ф Я)

о

и

о

о, я о

Г-,

ч

0,3

0,2

0,1

Рис Л. Содержание каро-тиноидов (ыг/г сырого веса) в 4-дневних семя-дольних листьях хлопчатника: I - листья родительской (Тор,ш, зеленеющие при слабом освещении (0,2 Вт/м') ; 2 -листья мутанта,зеленеющие на слабом свету (0,2 Вт/м'") ; 3 - листья родительской Яормк, зеленеющие на свету средней интенсивности (12 Ут/»/") ;

■» 4 - листья мутанта, зеленеющие на свету средней ч. интенсивности (12 Ет/ы2).

0 24 48

освещение,

ненке было более вырякено в листьях мутанта, уровень кароти-ноипов в которых как на слябом, ток и на свету средней интенсивности составил в среднем и 59;' от такового в лиотьях дикого типа (рисунок), приближаясь к отмеченной ранее (Над-лалов к др., 1985) двухкратной разнице в содержании кароти-ноидов у таких растений, выращиваемых на свету постоянно. Оцепкг содержания Хл в ходе зеленения на слабом свету показала, что и в этом случае суммарные количества Хл д + £ у мутанта составили г<% и &% от уровней, достигнутых в нормальных листьях родительской формы соответственно к 24 и 48 ч освещения. И при таком уровне освещения соотношение меяду Хл д и Хл £ в листьях мутанта оказалось сниженным. Фвномвнодогичёокв как на ярком свету, так и в условиях низкой интенсивности светового потока листья мутанта оставались згелтыш.

Таким образом, эти опыты убедительно показали, что низкая скорость зеленения этиолированных семядольных листьев мутанта не связана с фотоцеструкцией молекул хлорофиллов.Хорошо известно .что в зеленеющих после ятиолячии растениях,фотодеструкции на интенсивном свету подвергаются преимущественно молекулы Хл в,что приводит к возрастанию соотношения между Хл £ и Хл £ (Шлык,Прудникова,1983).Более низкое соотношение между

Хл я к Хл в у 17ТЗЯТ1ШХ pscTrorii в хопо иг. р.э

сравнению с таковыми в листьях дикого типа р«..- у'с.—.'гч-т Б том, что низкое содор-апие хлорофилловых ныгмпг.'оп у мутанта не является результата! их • отодеструк'•>;, •„ з-му, гмега 1«'!ся в мутанте уровень карэк:ло;:доа толпа a^iswo-чен для того, чтобы закупить от фотодеструкцки то незначительные т:ол:гчостг.а Хл д п Ул в. которые ьогецкаит в коде :$в-ленения ыутантннх раотеигЯ при используемых в шшио.: рпботр уровнях их освещения.

Изучение, влияния мутаци:: нп синтез AM и накопление Пд j-. этиолированных и зеленеек-;х после птиолямкк на непрерывном свету семядольных устьях удопчатнкка. Первый специфическим шагом в процессе хлорсфиллпобразования являбтея синтез молс-кул АЛ К (lladler, Granick , IS70 ; 3eale, Gaateifr^nco, 1933; 3eale, 1987). Многочисленнее исследголппя показал!:, что этот участок цепи биосинтеза Хл является oci.obhui.ï г. нмгбачр. чувствительным звеном, контролнрущкм образог»пч:;е конешет продуктов ( Granick, 1959 ; Beale, 1984). Основываясь ¡:а г.ссле-дованиях ряда авторов в последние годы сформировалось п: е;т-ставлеяие о том, что активность Ферментной сиете.л, kotru*-энрувдеи синтез АЛК в хлоропластах, регулируется ксиечгптлг продуктами двух пор$иринових ветвеИ - ге:лом и Пд (конечпи ; продуктом биосинтаза Хл £ темноте), причем лерд;.« из них контролирует активность глутамат-тРНК редуктазы ( Wang et al, I9Ô7) и глутшат-тН1К синтетазн ( Lir et al, Ï9C9), j то время как Пц контролирует активность последнего фермента ( Dor-aematm et al, 1909 ¡Dorrmnanr., 1992). Наряд:' с этим хорошо известно, что биосинтез АЛК является светозовисигаш процессом. Свет оказывает двойное действие па биосинтез Хл, активируя образование АЛК с помощью двух готорецепторов - Пд, . Фото.осстановление которого еншлает ипгибирование синтеза АЛК, и аитохрома, который контролирует синтез участвующих в образовании АЛК ферментов. Поскольку в исследуемом наш мутанте наблюдалось значительное подавление СЕетозависимого накопления Хл, представляло значительный интерес выявить основное нарушение в биосинтетической цепи, прводяцее к дефициту Хл, начав это изучение с наиболее чувствительного звена -синтеза молекул АЛК. Прежде всего било изучено влияние мута-

х<ул\ на темповой синтез АЛК и продукта ее метаболизма - Пд и этиолированных растениях, т.е. в условиях,полностью исключающих влияние света на реализацию генетической информации.

А. Синтез АЛК и Пд в этиолированных листьях хлопчатника. 4-шнзвнце отполированные, семядольные листья хлопчатника после срезания помещали на 24 ч в темноту на поверхность 0,05 1.1 раствора ЛК, которая связываясь с 5-амииояевулипатдвгидрвта-зоП № 4.2.1.24) конкурентно угнетает превращение АЛК в порСиршш и вызывает накопление в листьях значительных количеств собственной эндогенной АЛК ( эЬетАп, 1968). В таблице I представлены данные четырех опытов. Анализ индивидуальных опытов позволяет сделать вывод о тда, что развиваясь в условиях этиоля'ШК, листья родительского типа я мутанта накапливают практически одинаковые количества АЛК,

Таблица I

Содержание АЛК и 11ц (нмоль/г сырого веса) в 4-дневных этиолированных се.мядолышх листьях хлопчатника дикого типа и

мутанта

I .....

Дикий тип, } Мутант,

опы-! та ! МК ! пд ! МК \ Пд .

I 16,8 0,96 19,0 0,27

2 21,4 0,62 20,0 1.93

3 07,7 1.17 51,7 2,48

4 88,6 2,15 86,2 2,64

5 0,58 2,09

С 2,25 0,42

7 1,46 0,62

X 53,6+19,9 1,3^,24 44,2±15,92 1,49^0,38

Этому выводу не противоречат результаты, полученные при измерении содержания Пд в этиолированных семядольных листьях хлопчатнике такого же возраота (табл. I). Содержание Пд у мутанта оказалось дат,е незначительно выше, чем в листьях родительской форш (данные 7 индивидуальных опытов). В обоих типах растения оно незначительно менялось от опыта к опыту, но показав при этом значимых различий между вариантами.

Б. Синтез АЛК „в зеленеющих листьях хлопчатника. 4-дневные этиолированные оеглядолыше листья хлопчатника генотипи-чески различшх вариантов зеленели 20 ч на непрерывном свету оредней интенсивности (12 Вт/м2), а затем еще 17 ч на свету на поверхности 0,05 М раствора ЛК. Отчетливо видно (табл.2). что за I? ч непрерывного освещения общее количество АЛК, об-

Таблица 2

Содержание АПК (юлоль/г сырого веса) в 4-дневных этиолированных семядольных листьях хлопчатника дикого типа и мутанта, зеленеющих 20 ч на непрерывном овету, а затем помещенных на IV ч дополнительного света на поверхность 0,05 М раствора ЛК

!¡Гетерозиготный

| Гомозиготный генотип ¡генотип

т -.-■—;—-

опы-; Дикий тип, | Мутант, , Мутант,

ФЯ * I . I . I I |||

та | АЛК 1 % —<-г АЛК | % | АЛК ! а/ !

I 948,9 100 184,7 20 700,6 75

2 997,3 100 300,4 30 602,1 69

3 921,3 100 270,9 30 473,8 52

4 1450,0 100 294,0 20 533,7 37

5 1385,5 100 304,6 22 1210,2 87

6 1503,4 100 207,3 14 713,8 45

7 1088,4 100 384,4 35 645,5 59

8 1012,4 100 364,4 35 - 588,6 58

I 1163*85,3: 288,8*24,3 25,8* 695,9* 60,3*5,8

±2,8 ¿79,6

наруживаемое в лиотьях мутанта, ооставило лишь£6% от ее содержания в листьях родительском формы. Скорость накопления АЛК в хоце 17 ч непрерывного оовещения оставалась на том же уровне, что и в этиолированном лиоте, тогда как в семядольных листьях родительской формы скорость синтеза АЛК на свету возросла на порядок. Таким образом, порученные результаты свидетельствуют о том, что мутация привела к серьезному нарушению светозависимого синтеза АЛК. Несоответствие между оотаточным уровнем синтеза АЛК (2&%) и хлорофилла (5%) макет быть объяснено тем, что в данной работе анализировали общий

внутриклеточный пул AJiK, предназначенный для синтеза и хло-рофиллов, и генов (щтохромов), и фитохрома. С npyroi; сторо-кп ограничения в синтезе хлорофилла могла иметь место и на других этапах биосинтетического пути, например из-за фотоинактивации ферментов, осуществляющих превращение АЛК в Пд. в условиях дефицита каротиноидов, либо в результате проявления плеКотропних эффектов. Представляло интерес изучить возможность фотоиндуцированного ингибирования активности ферментных систем, осуществляй^ превращение АЛК в Пц.

Изучение влияния мттаник на активность гт-етентон. превпа-шаюгнтх АЛК в Ид. ö ел спеющие 20 ч на. свету средней интенсивности (12 Вт/i.r) растения помещали на 17 ч в темноту на раствор экзогенной ЛЛК.и анализировали конечный продукт ее темно-вого метаболизма - Пд.Опыты проводили в темноте.чтобы исклю-41 ть развитие на свету фотодеструкционных процессов из-за накопления из экзогенной АЛК порфиринов - сенсибилизаторов фотодинамических реакций (Hebeia et al, 1904¡Аверина и др. .1988). Из табл.3 отчетливо видно.что как количества ресинтезирован-ного в темноте эндогенного Пд в листьях, не получивших АЛК, так и количества Пд, образованные из экзогенной АЛК,

Таблица 3

Содержание Пд (нмоль'г-* сырой массы) в 4-суточных семядольных листьях хлопчатника родительского типа и мутанта

л,- , опы-;-та j Дь«ий тип | ГЛутант

-АЛК { +АЛК | -АЛК | +АЛК

I 2,54 21,85 2,05 16,62

Г", 3,89 12,66 2,10 100,80

3 1,33 25,71 1,16 18,47

4 2,25 42,03 6,42 28,70

5 2,42 22. ,66 1,02 8,14

6 1,43 59,22 2,51 50,90

7 0,96 37,13 2,18 12,98

8 0,97 18,14 0,85 33,26

9 1,24 91,39 0,32 68,47

1 1,89*0,32 36,75+8,32 2,07^0,60 37,59+10,21

оказались соответственно олинаковыш в обоих типах рястенн". •Это означает, что ни сама муташш, ни освеценпо растенлП, несуцих данную мутацию. не сказались на активности ферментных систем, осуществляющих превращение АЛК в Пд.

Эти результаты били подкреплены в опытах, в которых непосредственно измеряли активность одного из таких ферментов -5-аминолевулинатдегядрзтазн, осуществляющей конденсацию двух молекул АЛК с образованием монопиррола - порфобшшногена ( Sheain, ПчязаН et al¿953). Активность фермента оценивалась по количеству пор$обилиногена, образуемого из экзогенной АЛК в расчете на едиштцу белка хлоропластов в единицу времени. Оказалось, что активность б-аминолевулинатдегидря-тазы в хлоропластах, выделенных из зеленеющих 20 ч семядоль-1шх листьев, мало отличалась для обоих типов растений: 1Д+Р.6 in;оль порфобгашногепа в листьях родительской формы и 0.9+Р.З т.юль - в листьях мутанта. Нормирование, проведенное в каждом из 5-ти индивидуальных опытов, вообще но выявило отличий относительной величины, характеризующей активность Фермента у мутанта,от таковок в листьях дикого типа,принятой за I. Это означает, что о*ермг:нт. превращающий АЛК в портоби-линоген, не подвергался фотоинактивации у мутантных растений при данном уровне освещения.

Таким образом, проведенное исследование четко показало, что данная мутация затрагивает некоторые #оторогуляторные механизмы синтеза хлорофилла в его начальном звене, связанном с образованием.;молекул АЛК, не оказывая при этом какого-либо воздействия на ферментные системы, превращающие АЛК в Хл. Дашша об отсутствии влияния мутации па синтез АЛК и предшественников Хл в темноте и отчетлив»,! подавлении синтеза АЛК на свету при разных режимах освещения мутантных растени!-. не поддерживают идею о локалиэагаш мутации в структурном участке гена, кодирующем информацию для одного из ферментов синтеза АЛК. Полученные результаты скорее всего указывают на нарушение регуляторных, опосредованных действием света механизмов, контролирующих синтез молекул АЛК. Не исключено, что данная мутация может быть овязана с нарушением Функции фито-хрома, контролирующего на свету образована молекул АЛК (Wang, 19?8), либо, возможно, с нарушением синтеза одного из

, 16 апопротеинов пигмент-белковых комплексов фотосинтетического аппарата.

Арелиз содержания йитохромд в этиолированных семядольтдс листьях мутанта хлопчатника и в листьях родительской формы, Представляло интерес провести сравнительный анализ содержания д отообратамой, биологически активной формы Ф в этиолированных семядольных листьях хлопчатника и в листьях родительской формы. На рис. 2 приведены дифференциальные спектры поглощения этиолированных семядольных листьев родительской форда (а) и мутанта (б) после их оовещения светом 660 нм (кривая 2)и 740 нм (кривая I и 3) Отчетливо видно, что разница в величине фотообратимого сигнала при 730 нм значительно снижена в листьях мутанта.

Рис. 2. Дифференциальные спектры поглощения 4-дневннх этиолироьан-ных семядольных листьев дикого типа (а) и мутанта (б) после их освещения насыщающим светом: I и 3 - 740 нм;

2 - 660 нм ;аА730-раэность поглощения при 730 нм между листья®, освещенными 660 и 740 нм. Приведены результаты одного из

3 опытов. Подробности измерения спектров описаны в методике.

730

760

790

770

X , км

Расчеты показали, что среднее значение, характеризующее относительное содержа ие фотообратимого фктохрома в листьях мутанта, составило от его содержания в листьях дикого типа (среднее из 3 опнтов).

Таким образом, почти 4-кратное снижение в этиолированных листьях мутанта фотообратимого фитохрома, содержание которого характеризует количесво биологически активной формы фоторе-

дептора ( Pratt, Iöp3 ; Болотове кий, I99Î!) привело к ныачиталъ-¡Ю'ду сникению способности таких листьев синтезировать АЛК на свету. Свет через Титохроыную систему стимулирует синтез АЛК ( Klein, Beeman, 1977 ; Wang, 1978 ; 1980), воздействуя, по-видимому, rtn пктавиость генов, несущих информацию о Яерлентах ее синтеза. Полученные результаты свидетельствуют о том, что нарушение синтеза АЛК, а следовательно и Хл на свету в листьях мутанта связано с генетическим нарушением Функционлрова-ния регуляторных, опосредованных действием света (фитохрома) механизмов синтеза АЛК.

тослецовше оормирозшл пжшгс-шкошх комплексов

ФОТОСИШЕТИЧИЖОГО АППАРАТА В JHTCTKiX МУТАНТА ХЛОПЧАТНИКА

Основными блока:.« ^отосинтетаческого аппарата являются специфически встроенные в фотосинтетическпе мембраны ПБК, л которые метаболическая ветвь Хл поставляет молекулы пигментов. Ощш ПБК содержат Хл д и g и выполняют светособираюа;ую функцию, другие - не содержат Хл д и обладают фотохимической активностью, связанно;; с наличие;.i реакционных центров CCI и СС2. Использование большого набора мутантов по отдельным генам, позволило осуществить как бы прижизненном "разборку" готооинтетяческого аппарата эа счет выключения отдельных белков, входящих в ого состав ( Jupinet et al, 1976 ; Oirara st al, 1980 ; Benon et al, 1980 ; badygin, 311, 1981 ; Лдды-гин, 1987), У мутантов с нарушенной активностью ПБХ была проведена идентификация комплексов методом электрофореза, результаты которой были оспостзвлены с результатами низкотемпературной спектрсЛлуориметрии и производной спектрофото-метрип различите £орм Хл (Ладыгин, 1909 ; 1987), что позволило выявить закономерность распределения спектральных форм Хл в ПБК (Ладыгин, 1986), Представляло интерео изучить спектральные свойства и фотохимическую активность фотосинтетичес-ваго аппарата у лиотьев указанного мутанта, чтобы выяснить, все ли пигмент-белковые комплексы формируются в ходе зеленения семядольных листьев мутанта и не вызывает ли мутация избирательного блокировали« синтеза отдельных ПБК фотосинтсти-ческого аппарата.

Специальные исследования ПБК сБотосинтетического аппарата.

Анализ низкотемпературных спектров поглощения и их вторых производных у 4-дневных этиолированных семядольных лиотьев дикого типа и мутанта, освещенных в течение I и 6 суток на непрерывном свету, полазал, что в листьях родительской формы хорошо выявляется максимум при G49 ил, соответствую)^!]! Хл в, и семь полос поглощения при 6GI, 670, 677, 684, 690, 697 и 708 им, соответствунцие Хл ü (рис. 3). Известно, что формы Хл в при 648 шл и Хл £ при 661, 670, 676 и 679 нм принадлежат ССК, а Хл д с основной полосой при 684 шл является Хл аитегада 2С2, тогда как формы Хл д при 690, 697 и 708 им принадлежат антенне £С1 (Лоднгив, 1°79 ; 1982). Полученные данные (рис. о) свидетельствуют о содержании в хлоропластох родительской формы хорошо развитого светоообиравдего Хл д/д бел-к( вого комплекса и комплексов QCI и 4С2. Анализ вторых производите спектров поглощения семядольных листьев мутанта после освещения непрерывным светом в течение I и 6 суток не выявил .полосу с максимумом при 684 нм, что указывает на значительную редукцию или отсутствие сформированного комплекса 5С2. Наличие малоинтенсивных полос при 690 , 697 и 708 им указывало на сильную редукцию, но сохранение принципиальной способности хлоропластов мутанта к формированию пигмент-белкового комплекса CCI. В листьях мутанта неплохо сформированы ССК. Эти результаты подтверждают наш вывод о том, что данная мутация мало сказывается на содержании Хл а ( ïerao/^S).

Низкотемпературные спектры флуоресценции Хл в листьях дикого типа легко вшшляют все "три основных максимума при 6Р>6, 695 и 7.35 шл, тогда как в листьях мутанта отсутствует максимум при 695 нм. Последнее, как правило связано с потерей антенные форм Хл и функэдопальной активности СС2, Наличие в спектрах широкого максимума в области 730 гол указывает на способность обоих типов . лотьев к формирована комплекса «ICI, хотя у мутанта, он,по-видимому, в значительной отапени реду-дарование.4).

Диализ атотохимиче»кой активности и длительного послесвечения йС2 в листьях мутанта и в листьях дикого, типа. Измерение фотохимической активности листьев родительской формы показало интенсивное выделение ими 0р. В листьях мутанта хлопчатника выделения Оо на свсту отмечено не било, напротив на-

650

Длинл

s

¡Jj

в

с:

S

С-.

ь-

uJ

СГ

<_>

с; о sO »о —г

О

с_

с:

roo Г50

ВОЛНЫ. ИМ

-г

»3

Д/ШНД

♦

-Ш

Г"

ЕЭ ТОО

S о л H ы. мм

Рис. 3. а) Спектра поглощения (-156°) 4-днезкнх зг.-слг.рсгеншг;: евкядольянх листьев хлопчатника родительской форм' (А) г т,:утакта (Б), зеленекип: э течение 1-х суток па непрерывном свету, б) Вторые производные спектре? поглощения Хд (-196°) 4-знавннх этиолированных се.-ядолькых листьев хлоячатахке родительско" формы Ц) и мутентэ (В), зеленакдих в течение 1-х (I) и 6 (2) суток на непрерывна: erar?.

Г50 «00 й Л и Н А

\ --^

I"■' ' ' » I ■ г ■ I )

ГОО Г50 600 5 О ЛНЫ, НМ.

Рис. 4. Спектры флуоресценции Хл (-190°) и их вторые производные 4-шгевшгх этиолированных семядольных листьев хлопчатника родительской Форш (А) и мутанта ЧБ)» зеленещих-в течеше 1-х (I) и 6 (2) суток на непрерывном свету

бяядалось ого пошю'цшше после включения света. Отсутстпие выделошт О, в листья* мутанта ког.ет иметь два причини: либо не шоцкжвруст Иа -содергаций комплекс чСС, либо отсутствует ГЦ -XZ. Анализ длительного послесвечения в листьях дикого типа показал дезактяпятип ;зздммкннх зарядов в <¿¡2 поело I, 2, Н Л Еоследонагаташх вспышек (рис, 5). При этом последовательно "возникпот преимущественно следующие ооетогаия ?Ц •iCCsS^ÜQj, s2QaQb?- S3Qa«a, S0QaQ&2- соответственно, где Sr. обозначает состояние водоокяслявдего комплекса iCE (Kok, Volthuya, 1978). Послесвечение высечки яел-то-эелеиого листа мутанта, находящегося-в гетерозиготе, тлело интенсивность в IGO-IiO раз меньшую, чем в листе дикого типа (рис. 5). Это цокот означать, что кояксятрапкя РЦ \CZ в хлоропляотях гутгнтп прогрессивно уменьшается. ДеГ.ствптсль-но, у гонотаяическл телтнх листьев мутанта иптеисивность послесвечении оказалась очень мала, причем полностью гсчезвла I-2-мкну тн;:'> коклопвптп япмодяеино£ люминесценции. Таким образом, полученные данные показал:!, что в результате мутации водоокисляизпл комояеко теряет способность Функционировать, хотя способность к формированию самого РЦ -*С2 и ото слабая фотэхкзгаоская активность у мутакта с 'хранилась.

ОСПОЖ1Е РЕЗУЛЬТАТЫ И ШВОДО

п

1. Использование спота низкой интенсивности (0,2 Вт/м"), не способствующего развитию фотодеструкдаонтшх .процессов в условиях дефицита каротиноядов у мутанта, позволили сделать вывод, что низкое содераонке Хл у мутанта не ягляется результатом фотодесгрукют пиплентов. По-влдииому; шевдийся в мутанте уровень кароткноидов вполне достаточен для того, чтобы зацктить от фотодеотрухпши те кадке количества Хл д и в, которые возникгют в хоае зеленения мутантных растений при используемых в данной работе уровнях освещения.

2. В этиолированных семядольных листьях ядерного мутанта хлопчатника типа "Xanths1» содержание Пд и способность к накоплении АЛК оказались такими же, как и в листьях родительской формы. В то яе время количества АЛК и Хл д и д, обнаруживаемые в листьях мутанта, зеленеющих на свету средней интенсивности (12 Вт/if) составляй соответственно лишь 26 и Ъ%

2 ОС:

ш

IX. ш =г ш

СО О ш

с-? еэ с:

¡2 о

Э.

JЧ,■ísi&!*. ^Чъ«»»- «^Чгг&га. 1.1 >1 1 2 3

4

Л

Ъ

?;:с. 5. Канатика послесвечения высечки листа хлопчатника родительской формы (а), сеноткпическл келто-зеленоЕатого (б) к желтого (в) листа мутанта на отдельные вспышки сгета (1-4)

ог их conepwwim»» днсотт: дккого wnn. Счслян вньок, что mmwirt с г,-ость ы.^исчгл зтткфожа-ашх велкцсшшх Л'мпьев кутаата сдадьаиа с низкой активностью ферментно;'; скстеь'Ц, ответственной за сянтвя АЛК сво/у.

•í, (яуагмчнинч см"т?г. Хд :;<•, образования

АЛ К с пог.;о.",ки экзогенного субстрата показало, что количества Ид, образованные из окэогенпо;; AJÍK, оказались одинаковыми в листьях мутоита и в листьях хлопчатника дикого типа. Это означает, что ни сама мутация, ни освещение растения, несущих данную мутацию, не сказались на активности ферментных систем. осуществляющих превращение AJÍ К в Нд.

4. Активность фермента Ь-оминолегулгадтдегйпре?»:?!: (K'ü , окшшаскап но количеству IIí-У?» обр'-зуоглго кз экяогпмо" <VJí и nnc-jf-Tir па ед;:ш:цу белка хлорошшотоь-. викеяачшх пз ?с..-:пс-ля!гг Ги ч семядольных ллетъев хлопчятлл-хв, тля >*v..rsw:f>eb зля обоих типов растопи.*.. Это подтеор-з*дйвт l!l>"-\/.'i ц'лгп; об с.тсу.'чгпй'лг влияния мутации на акткььость

фП])ИС!!?0>-, ^'VAniUX НД ИЗ ДЛК,

5, ¡.'.о r;>::¡.:; '.бопрбцпочио;; спектроскопкн »тиолпровбшшх се-!шдач.м1;:у j-ttoiban хяоячтъпж показано почти 4-кратное он иконке у ¡ry vgíítü уровня фотообратиглого фктохрома . содержание которого характеризует количество бполопгсоскя сктпвной -|ор-Í;!I : OV»j &пс-Я70рЗ, -CTüVJíyiüíOCTb првдставлсшшх дштаых позво-«акт шве-д» что üpapoAa данной ядерноК мутации состоит в генетическом нарушении функционирования рохуляторных, опосредованных действием свота (фитохрока) механизмов синтеза АЯК.

С, Ai¡.v>.:n ;(^й1:&тклпорйтуГ1ШХ спектров поглощения, флуо-ресцешцы: и их йрокиьодна* позволил установить, что механизмы уорофосшет ЛВ1С не затронуты мутацией. 3 листьях мутанта сохранилась способность хлорояластов к формированию <¿CI и ССК, при значительном сшщеняи образования комплекса ФС2. На основании измерений скорости выделения С^и кинетики послесвечение сделано заключение, что у мутанта водоокисляющий комплекс 4С2 не способен функционировать, однако слабая фотохши-ческая активность РЦ <1С2 была зарегистрирована. Таким образом, низкое содержание IffiK фотосистем в листьях мутанта обусловлено очень малым накоплением Хл, обусловливающим зачаточное

формирование кошлексов и низкое содержание РЦ.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБШКОВАМЖ ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ

1. Аверина Н.Г., Иегай ¡¡.Л., Лапко В.И., Гвардия» В.Н., Кефели В.И., Кот. З.М. Генетический контроль биосинтеза хлорофилла в семядольных листьях мутанта 'хлопчатника, дефицитного по хлоро^иллу/Аез. докл. 2 Всес. сов. по генетике развития, Ташкент, 1290.

2. lïeral; И.Д. Особенности процесса биосинтеза хлорофилла

в семядольных листьях хлопчатника, дефицитного по хлорофиллу// Тез. городской конф. молодцх ученых, Шнек, 1990.- С.32.

3. Шегай К.Д. Блокировка биосинтетических путей хлорофилла у мутанта .хлопчатника типа "Ксанта"//Экологичесние аспекты регуляшги роста и продуктивности растений. .Материалы научно;. конференции, Ярославль, IS9I. - С.90-96.

4. Аверина Н.Г., Шсгаи И.Д., Кефели З.И,. КоФ; Э.П. Биосинтез хлорофилла в семядольных листьях мутанта хлопчатника, дефинитного по хлорофиллу/Лтаиология растений. - 1992. - Т.39, вып. I. - С.85-92. ■

5. Аверина П.Г., IL'erài; 1!.Д., Кефели В.И., Коф. Э.1.1. Исследование ранних этапов биосинтеза хлорофилла в семядольных листьях мутанта хлопчатника, дефицитного по хлорофиллу Дез. докл. П-го съезда ВОФР (24-29 сентября 1990 г., Минск). 2 ч., 1'осква, - I9S... - С.5.

6. Ладыгин В.Г., Е'егай И.Д., Ананьев Е.М., Кефели В.И. Спектральные свойства и фотохимическая активность пигмент-белковых комплексов в семядольных листьях хлопчатника, дефицитного по хлорофиллу (мутация типа "Ксакта")//физиология растений. - 1993, - в печати.

?. Аверина И.Г., Шегай Н.Д., Кефели З.И., Мусоев Д.А. Анализ содержания фитохрома в этиолированных сешдолышх листьях мутанта хлопчатника, дефицитного по. хлорофиллу//Физи-ологня и биохимия кулыурных растений. - 1993, - в печати.